宝兰11标五工区，甘肃 定西 743000
摘要：隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：“以某种用途、在地面下作用任何方法规定形状和尺寸修筑的断面积大于2㎡的洞室”。 爆破是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，达到预期目的的一门技术。
关键词：隧道，泥岩，建筑物，爆破
序言
新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。新奥法在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破 和光面爆破技术，进行断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。
1 工程概况
宝兰11标五工区位于甘肃省定西市安定区境内，全长6568.85m，起讫里程DK953+789.6～DK960+358.45。其中隧道总长6203.082m，占线路总长的94.4%。
2 人员机械配备
3 爆破设计
隧道进入泥岩地段，采用弱爆破方法进行掘进施工。根据多次现场试验得出爆破设计如下：
⑴掏槽形式：根据围岩地质情况及开挖断面尺寸，采用二级楔形掏槽。
⑵爆破器材：选用乳化炸药，规格为Ф32药卷，雷管采用1～15段塑料导爆管非电毫秒雷管，电容式非电毫秒雷管激发器起爆。
⑶炮眼直径：选用42mm钻孔直径。
⑷炮眼深度：根据设计资料及相关标准，上台阶进尺不超过2榀钢架间距，除掏槽眼外，其余眼均采用2.3m，掏槽眼为2.5m；
⑸炮眼数目:单位面积钻眼数为1.5～4.5个/㎡。具体根据下式计算：N=qS/（rη）
式中：
q—单位炸药单耗量，单位kg/m3；本隧采用上台阶0.60，中、下台阶、隧底下断面0.55；
S—开挖断面积，本隧上台阶为24.4㎡，中台阶55.0㎡，下台阶42.46㎡，隧底16.2㎡；
r—每米长度乳化炸药r=0.6kg/m；
η—炮眼装药系数，取η=0.6；
经计算，上台阶N=41，中台阶N=84,下台阶N=64，隧底N=25，
⑹上断面炮眼布置：
a、布置掏槽眼：采用二级楔形掏槽，详见图1；掏槽眼间距80cm；
b、布置周边眼：周边眼参数经验计算式如下：
间距：E=（10～12）d（d为炮眼直径），风化泥岩采用45cm
抵抗线：W=（1.0～1.5）E，60cm
装药集中度：q=0.04～0.19Kg/m，取0.15kg/m。
c、底板眼：底板眼均匀布置间距采用100cm；
d、内圈眼：通常内圈眼比掘进眼密一些，比周边眼稀一些，内圈眼间距为周边眼间距的1.5～2倍，故内圈眼间距采用70cm；
以上具体详见图1。
⑺中台阶炮眼布置
a、布置周边眼：周边眼间距： 45cm
b、掘进眼：交错均匀布置采用100cm；
c、布置底板眼：均匀布置采用100cm；具体详见图1。
⑻下台阶、隧底炮眼布置
a、布置周边眼：周边眼间距： 45cm
b、掘进眼：均匀布置采用100cm；具体详见图1。
⑼根据炮眼布置，得各台阶炮眼数目。
上台阶： N=52个；中台阶： N=73个；下台阶： N=56个；隧底：N=32个
⑽一次爆破总装药量的计算：
依据此式：Q=K*S*L（Kg）
式中：
K—单位炸药消耗量，Kg/m³，本隧采用上台阶0.60，中、下台阶、隧底下断面0.55；
S—开挖断面积，上台阶为24.4㎡，中台阶55.0㎡，下台阶42.46㎡，隧底16.2㎡；
L—炮眼深度，掏槽眼采用2.5m，其他眼采用2.3m；
Q—次爆破总装药量，Kg；
根据上式可计算出上台阶总装药量为34Kg，中台阶为70Kg，下台阶为54kg，隧底为21kg；
⑾单眼装药量的计算：
周边眼： Qk=1/4*3.1415926*di2*β*L*P0
式中Qk——单孔装药量，g
di——炸药直径，cm，2.5cm；
β——光面爆破填充系数，本隧采用0.2;
L——炮眼深度，cm，采用230cm；
P0——炸药密度,g/cm3,炸药密度为1.24
据上式可计算出周边眼的单孔装药改为300g。
⑿其余炮眼单孔装药量： q=K*a*W*L*λ
式中：
q—单孔装药量，Kg；
K—单位炸药消耗量，Kg/m3，软质泥岩为0.52-0.6，本隧采用上台阶0.60，中、下台阶、隧底下断面0.55；
L—炮眼深度，m，周边眼和辅助眼采用2.3m；
W—抵抗线，W=（1.0～1.5）a，取0.6m；
a—炮眼间距，根据示意图1，取值；
λ—炮眼所在部位系数，掏槽眼取2,掘进眼取1.0，底板眼上台阶取1.5，中下取0.8，内圈眼光面取0.5；
据上式可计算如下：
上台阶：掏槽眼装药改为1400g；
底板眼装药改为1200g；
内圈眼装药改为260g；
中台阶：掘进眼装药改为750g；
底板眼装药改为600g；
内圈眼装药改为260g；
下台阶：掘进眼装药改为750g；
底板眼装药改为380g；
内圈眼装药改为260g；
隧底：掘进眼装药改为750g；
⑿装药结构设计：周边眼采用小直径光爆炸药间隔装药结构，掏槽眼采用集中装药，其余炮眼均采用连续装药结构，详见图2。
⒀起爆顺序设计：由于上下断面爆破形式的不同，起爆顺序也有所不同。上台阶：掏槽眼→底板眼→内圈眼→周边眼。中台阶：掘进眼→周边眼→底板眼。下台阶：掘进眼→底板眼。
4 爆破施工试验阶段
隧道施工采用三台阶钻爆施工，爆破施工控制超欠挖及开挖进尺，超欠挖通过钻设炮眼的位置、炮眼间距、炮眼角度及药量控制；根据多次摸索，第三节里炮眼布置间距、炮眼打设角度及药量为控制超欠挖最适宜的参数。隧道开挖进尺严格遵守业主及规范标准，每循环进尺不大于两榀拱架间距，泥岩隧道钢架间距为1m/榀，开挖进尺不得大于2m，爆破开挖炮眼深度不大于2.5m，有效爆破深度为2.3m左右，符合现场施工要求及规范标准。
隧道自进入泥岩阶段，通过对爆破施工的试验，总结出第三节所述各项参数，爆破试验共三次。
第一次试验：周边眼间距50cm，其余各项技术参数按第三节内公式计算定出，实施后现场揭示围岩爆破周边仍有锯齿状，局部欠挖，机械清顶困难，总结为周边眼间距过大。
第二次试验：周边眼间距40cm，其余各项技术参数按第三节内公式计算定出，实施后现场揭示围岩爆破后周边出现凹坑，超挖较为严重，增加了工程量，延长了施工时间，总结为周边眼间距过小。
第三次试验：周边眼间距45cm，其余各项技术参数按第三节内公式计算定出，现场爆破实施后，周边较为整齐，机械简单清顶后即可进行初期支护施工，超欠挖控制较好，试验成功。
5 泥岩爆破施工的优点
通过爆破开挖施工，在泥岩地质中采用爆破施工有两大优点；第一：泥岩属较硬质岩体，人工配合机械开挖施工进度缓慢，人工配合机械开挖日平均掘进1.5m，月完成掘进小于50m，通过采用爆破施工，可以加快施工进度，以较少的人力物力完成施工要求，确保资源利用最大化，爆破施工日平均掘进4m，月完成掘进可达120m，大大提高了掘进速度，满足了施工进度要求。第二：采用爆破施工成功控制超欠挖，以合理的爆破参数在施工中将超欠挖控制在最小范围内，节约成本；通过泥岩爆破施工，总结施工经验，使得爆破施工技术得以提升，丰富隧道施工技术，保证施工安全质量及工期要求。
6 结束语
黄土遇水湿陷，经过风化及挤压最终形成泥岩，通过爆破施工在泥岩地质隧道中的成功应用，形成一套在泥岩地质中的隧道掘进技术，从而提高黄土隧道施工技术，为铁路、公路及各种地下穿越工程施工中提供技术指导。
参考文献：
[1] 陈明辉，翁敦理. 地铁暗挖隧道二次衬砌施工质量控制浅析[J]. 现代隧道技术. 2012（02）
[2] 许春永. 光面爆破技术在宝塔山隧道施工中的应用[J]. 科技致富向导. 2010（12）
论文作者:卢雄
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/24
标签：炮眼论文; 泥岩论文; 间距论文; 内圈论文; 台阶论文; 隧道论文; 围岩论文; 《基层建设》2017年4期论文;